DE2303991C2 - Use of a nickel-chromium-iron alloy - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Nickel-Chrom-Eisen-Legierung aus 27 bis 31,5% Chrom, 5 bis 14% Eisen,0,5 bis 1,1% Aluminium, 0,1 bis 0.7% Titan, 0,05 bis 5% Mangan, 0.02 bis 0,08% Kohlenstoff, bis 0,1% Magnesium, bis 0,3% Silizium, bis 0,5rr Kupfer, bis 0.030% Stickstoff, bis 0.1 % Zirkonium, bis 6% Kobalt, bis 2% Molybdän, bis 2% Wolfram und je bis 0,01% Phosphor und Schwefel, Rest Nickel einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen.The invention relates to the use of a nickel-chromium-iron alloy of 27 to 31.5% chromium, 5 to 14% iron, 0.5 to 1.1% aluminum, 0.1 to 0.7% titanium, 0, 05-5% manganese, 0.02 to 0.08% carbon, up to 0.1% magnesium, up to 0.3% silicon, up to 0.5 r r copper, up to 0.030% nitrogen, up to 0.1% zirconium, up to 6% cobalt , up to 2% molybdenum, up to 2% tungsten and up to 0.01% phosphorus and sulfur each, the remainder nickel including impurities caused by the melting process.
Eine Nickellegierung der vorerwähnten Art ist aus der US-Patentschrift 3374126 bekannt; sie dient als Rohrwerkstoff und enthält bis 30% Chrom, bis 5% Molybdän, bis 4% Aluminium, bis 3% Titan, bis 2.5% Mangan, bis 1.5% Silizium, bis 0,3% Kohlenstoff, Rest Eisen, Kobalt, Kupfer und Nickel.A nickel alloy of the aforementioned type is known from US Pat. No. 3,374,126; it serves as Pipe material and contains up to 30% chromium, up to 5% molybdenum, up to 4% aluminum, up to 3% titanium, up to 2.5% manganese, up to 1.5% silicon, up to 0.3% carbon, the remainder iron, cobalt, copper and nickel.
Des weiteren ist aus der US-Patentschrift 2048 163 eine Nickel-Chrom-Eisen-Legierung mit 3 bis 30% Chrom. 2 bis 90% Eisen. 0,5 bis 10% Titan, Aluminium und Zirkonium einzeln oder nebeneinander, bis y-i Mangan, bis0.40% Kohlenstoff, bis0,5% Magnesium, bis 5% Silizium. 0,5 bis 40% Kupfer und 2 bis 99% Nickel bekannt. Diese Legierung zeichnet sich im wärmebehandelten Zustand durch eine hohe Härte. Streckgrenze und Zugfestigkeit aus.Furthermore, US Pat. No. 2,048,163 discloses a nickel-chromium-iron alloy with 3 to 30% chromium. 2 to 90% iron. 0.5 to 10% titanium, aluminum and zirconium individually or side by side, up to yi manganese, up to 0.40% carbon, up to 0.5% magnesium, up to 5% silicon. 0.5 to 40% copper and 2 to 99% nickel are known. This alloy is characterized by high hardness in the heat-treated state. Yield strength and tensile strength.
Nickellegierungen mit 27 bis 31 % Chrom, 7 bis 11 % Eisen, bis 0,05% Kohlenstoff, bis 0,5% Silizium, bis 0,5% Mangan, 0,1 bis 0,4% Aluminium, 0,1 bis 0,5% Titan, 0,005 bis 0,06%· Magnesium, 0,001 bis 0,01% Bor und bis 0,2% Kupfer sind bekannt; sie besitzen eine gute Korrosionsbeständigkeit, insbesondere gegenüber Chloridionen enthaltenden Medien und Atmosphären, kaustischen Alkalien, Salpetersäure oder bleihaltigem Hochdruckwasser. Häufig besteht jedoch die Notwendigkeit, Gegenstände durch Verschweißen einzelner Teile, beispielsweise durch Verschweißen von Blechen oder Rohren aus solchen Legierungen herzustellen, wobei eine Schwierigkeit darin besteht, daß auch die Schweißverbindung eine dem Grundmaterial entsprechende Korrosionsbeständigkeit besitzen muß.Nickel alloys with 27 to 31% chromium, 7 to 11% Iron, up to 0.05% carbon, up to 0.5% silicon, up to 0.5% manganese, 0.1 to 0.4% aluminum, 0.1 to 0.5% Titanium, 0.005 to 0.06% Magnesium, 0.001 to 0.01% Boron and up to 0.2% copper are known; they have good corrosion resistance, especially to Media and atmospheres containing chloride ions, caustic alkalis, nitric acid or leaded high pressure water. However, there is often the need to weld objects individual parts, for example by welding metal sheets or pipes made of such alloys to produce, one difficulty being that the weld joint is also a must have corrosion resistance appropriate to the base material.
Beim Verschweißen von Teilen aus der vorerwähnten Nickellegierung unter Verwendung eines artgleichen Schweißdrahtes kommt es zu einer außerordentlich starken Bildung von Schweißrissen. So wurden beispielsweise zwei 2,5 cm dicke Platten aus einer an Luft erschmolzenen Legierung mit 29,9% Chrom, 8,6% Eisen, 0,21% Kohlenstoff, 0,16% Mangan, 0,014% Magnesium, unter 0.02% Silizium, 0.004% Sauerstoff, 0,0006% Wasserstoff und 0,0635% Stickstoff, Rest Nickel unter Verwendung eines Zusatzdrahtes derselben Zusammensetzung nach dem WIG-Verfahren von Hand miteinander stumpfverschweißt. Bei der Untersuchung von poliertem und mit Lepito-Ätzmittel angeätzten Querschliffen im Schweißzustand unter lOfacher Vergrößerung wurden im Mittel 4.7 Risse je Querschnitt festgestellt. Die Risse waren weniger als 3.7 mm lang. Außerdem wurden zwei polierte und geätzte Querschliffe bzw. -proben einem Seitenbiegeversuch unterworfen, bei dem die Proben um 180c C um einen Dorn mit der 4fachen Dicke der Proben gebogen wurden. Nach dem Biegen ergaben sich bei der Untersuchung mit lOfacher Vergrößerung im Mittel 26 Risse je Querprobe.When welding parts made of the aforementioned nickel alloy using a welding wire of the same type, there is an extremely strong formation of welding cracks. For example, two 2.5 cm thick plates were made of an alloy melted in air with 29.9% chromium, 8.6% iron, 0.21% carbon, 0.16% manganese, 0.014% magnesium, below 0.02% silicon, 0.004% oxygen, 0.0006% hydrogen and 0.0635% nitrogen, the remainder nickel, butt-welded together by hand using a filler wire of the same composition according to the TIG process. When examining polished cross sections and etched with Lepito etchant in the welded state under 10x magnification, an average of 4.7 cracks per cross section was found. The cracks were less than 3.7 mm long. In addition, two were polished and etched cross sections or samples of a side bending test subject, wherein the samples to 180 c C around a mandrel with the 4-fold thickness of the samples were bent. After bending, the investigation with 10x magnification revealed an average of 26 cracks per transverse sample.
Gesunde Schweißverbindungen lassen sich bei der eingangs erwähnten Nickellegierung erzielen, wenn eine nicht artgleiche Nickel-Chrom-Eisen-Legierung als Zusatzmetall verwendet wird; derartige Schweißverbindungen besitzen jedoch im allgemeinen nicht die erforderliche Korrosionsbeständigkeit.Healthy welded joints can be achieved with the nickel alloy mentioned at the beginning if a dissimilar nickel-chromium-iron alloy is used as the filler metal; such welded joints however, generally do not have the required corrosion resistance.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Nickel-Chrom-Eisen-Legierung vorzuschlagen, die sich als Zusatzmetall für das Lichtbogenschweißen von Nickel-Legierungen, insbesondere wenn der eine Grundwerkstoff aus einer Legierung mit 28% Chrom und 10% Eisen, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel besteht, eignet und gesunde sowie korrosionsbeständige Schweißverbindungen ergibt.The invention is therefore based on the object of proposing a nickel-chromium-iron alloy, which can be used as filler metal for the arc welding of nickel alloys, especially if the one Base material made of an alloy with 28% chromium and 10% iron, the remainder including melt-related Nickel is made up of impurities, suitable and healthy and corrosion-resistant welded joints results.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht in dem Vorschlag, hierfür eine Nickel-Chrom-Eisen-Legierung aus 27 bis 31,5% Chrom, 5 bis 14% Eisen, 0,5 bis 1,1% Aluminium, 0.1 bis 0,7% Titan, 0,05 bis 5% Mangan, 0,02 bis 0,08% Kohlenstoff, bis 0,1% Magnesium, bis 0,3% Silizium, bis 0,5% Kupfer, bis 0.030% Stickstoff, bis 0,1 % Zirkonium, bis 0,6% Kobalt, bis VA, Molybdän, bis 2% Wolfram und je bis 0.01% Phosphor und Schwefel, Rest Nickel einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen zu verwenden.The solution to this problem consists in the proposal to use a nickel-chromium-iron alloy of 27 to 31.5% chromium, 5 to 14% iron, 0.5 to 1.1% aluminum, 0.1 to 0.7% titanium , 0.05 to 5% manganese, 0.02 to 0.08% carbon, up to 0.1% magnesium, up to 0.3% silicon, up to 0.5% copper, up to 0.030% nitrogen, up to 0.1% Zirconium, up to 0.6% cobalt, up to VA, molybdenum, up to 2% tungsten and up to 0.01% phosphorus and sulfur each, the remainder nickel including impurities from the melting process.
Das Zusatzmetall eignet sich für die üblichen Lichtbogen-Schweißverfahren einschließlich des Schweißens von Hand und des automatischen MlG- sowieThe filler metal is suitable for the usual arc welding processes including hand welding and automatic MIG as well as
des Hand- oder automatischen WIG- und des UP-Schweißens. manual or automatic TIG and submerged arc welding.
Für den Erfolg ist es entscheidend, daß sich die Zusammensetzung des Zusatzmetalls innerhalb der angegebenen Gehaltsgrenzen bewegt, um sowohl gute mechanische Eigenschaften als auch eine gute Korrosionsbeständigkeit der Schweißverbindung zu erreichen. It is crucial for success that the composition of the additional metal is within the specified range Content limits moved to both good mechanical properties and good corrosion resistance to achieve the welded joint.
Der Chromgehalt des Zusatzmetalls muß mindestens 27% betragen, um die Bildung von Rissen unter dem Einfluß hoher Temperaturen oder Wasserdrücke, beispielsweise bei der Verwendung von Schweißkonstruktionen in Kernreaktoren zu vermeiden. Merklich über 31,5% liegende Chromgehalte können zur Bildung unerwünschter Ausscheidungen, beispielsweise von α-Chrom führen, die ungesunde Schweißverbindungen ergeben und die Korrosionsbeständigkeit in mit Blei verunreinigtem Wasser beeinträchtigen. Die Anwesenheit von Titan und Aluminium in dem Zusatzmetall ist in den angegebenen Mengen erforderlich, um sowohl im Schweißzustand als auch im ausgehärteten Zustand eine gesunde Schweißverbindung sicherzustellen. Dabei wurde festgestellt, daß die Anzahl der Risse merklich ansteigt, wenn die Gehalte an Titan und Aluminium unter die angegebenen unteren Gehaltsgrenzen fallen. Höhere Gehalte an Titan und Aluminium als die angegebenen Höchstgehalte führen dagegen zu Rissen beim Kaltverformen, beispielsweise beim Drahtziehen. Aluminiumgehalte von 0,5 bis 0,7% haben sich beim MIG-Schweißen offensichtlich bewährt.The chromium content of the filler metal must be at least 27% in order to prevent the formation of cracks the influence of high temperatures or water pressures, for example when using Avoid welded structures in nuclear reactors. Chromium content noticeably above 31.5% can lead to the formation of undesirable excretions, for example of α-chromium, which are unhealthy Result in welded joints and adversely affect corrosion resistance in lead-contaminated water. The presence of titanium and aluminum in the filler metal is indicated in the Quantities required to maintain a healthy condition both when sweat and when cured Ensure welded connection. It was found that the number of cracks increases noticeably, if the contents of titanium and aluminum fall below the specified lower content limits. On the other hand, higher contents of titanium and aluminum than the specified maximum contents lead to cracks in cold forming, for example in wire drawing. Aluminum contents of 0.5 to 0.7% have turned out to be Obviously proven in MIG welding.
Das Zusatzmetall enthält zur Verbesserung der Verformbarkeit und zur Vermeidung einer Rißbildung beim Warmverformen vorzugsweise bis 0,1%' Magnesium. Eine geringe Menge Restmagnesium in der Schweiße in der Größenordnung von etwa 0,03% scheint sich auch günstig auf das Vermeiden von Rissen beim Wiedererwärmen der Schweißverbindung auszuwirken, d.h. auf das Entstehen von Rissen, die sonst beim Legen der nachfolgenden Raupen entstehen. Der Stickstoffgehalt der Schweißung bzw. des Zusatzmetalls ist vorzugsweise sehr gering, um die Gefahr von Schweißrissen insbesondere dann zu vermeiden, wenn die Schweißverbindung anschließend ausgehärtet wird. Unter diesem Gesichtspunkt sollte das Zusatzmetall vorzugsweise im Vakuum erschmolzen werden, um den Stickstoffgehalt so gering wie möglich zu halten.The additional metal contains to improve the deformability and to avoid cracking in the case of hot working, preferably up to 0.1% magnesium. A small amount of residual magnesium in the sweat of the order of about 0.03% also seems beneficial in avoiding cracks to have an effect when the welded joint is reheated, i.e. the formation of cracks that otherwise arise when laying the following caterpillars. The nitrogen content of the weld or the Additional metal is preferably very small in order to avoid the risk of weld cracks, in particular when the weld joint is subsequently hardened. From this point of view, it should the additional metal is preferably melted in a vacuum to keep the nitrogen content as low as possible to keep.
Der Kohlenstoffgehalt des Zusatzmetalls sollte über 0,02% liegen, um Schweißrisse zu vermeiden, jedoch unter 0,08%, um eine gute Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten. Die Anwesenheit von bis 5% Mangan im Zusatzmetall verringert die Rißempfindlichkeit, so daß das Zusatzmetall vorzugsweise mindestens 0,05% Mangan enthält.The carbon content of the filler metal should be above 0.02% to avoid weld cracks, however below 0.08% to ensure good corrosion resistance. The presence of up to 5% Manganese in the filler metal reduces the susceptibility to cracking, so that the filler metal is preferred contains at least 0.05% manganese.
Während sich Eisengehalte von 5 bis 14% günstig auf die Rißempfindlichkeit auswirken, besitzen mit einem weniger als 5% Eisen enthaltenden Zusatzmetall hergestellte Schweißverbindungen eine geringe Korrosionsbeständigkeit in bleihaltigem Wasser, während unter Verwendung eines Zusatzmetalls mit mehr als 14% Eisen hergestellte Schweißverbindungen keine ausreichende Korrosionsbeständigkeit in kaustischen Medien aufweisen.While iron contents of 5 to 14% have a favorable effect on susceptibility to cracking, with one Welded joints made with less than 5% iron-containing filler metal have poor corrosion resistance in leaded water, while welded joints made using a filler metal with more than 14% iron do not have sufficient corrosion resistance in caustic media.
Das Zusatznietal! kann ohne nachteilige Auswirkungen bis 0.3rν Silizium enthalten und eignet sich zum Verschweißen der unterschiedlichsten Materialien, beispielsweise Bleche. Band. Rohre oder Draht.The additional rivet valley! can contain up to 0.3 r ν silicon without adverse effects and is suitable for welding a wide variety of materials, for example sheet metal. Tape. Pipes or wire.
Außer der Verwendung als Zusatzmetall beim Verschweißen von Werkstoffen mit 28% Chrom und 10% Eisen, Rest im wesentlichen Nickel eignet sich das Zusatzmetall auch zum Verschweißen eines solchen Werkstoffs mit einem Werkstoff anderer Zusammensetzung, beispielsweise einer Legierung mit etwa 50% Eisen, 14 bis 35% Chrom, jeweils bis 6% Mangan, Kupfer, Kobalt und Niob, bis 0,15% Kohlenstoff, bis 2% Titan, bis 4% Aluminium, bis je 3% Vanadin undIn addition to being used as filler metal when welding materials with 28% chromium and 10% Iron, the remainder essentially nickel, the filler metal is also suitable for welding such a metal Material with a material of a different composition, for example an alloy with about 50% Iron, 14 to 35% chromium, each up to 6% manganese, copper, cobalt and niobium, up to 0.15% carbon, up to 2% titanium, up to 4% aluminum, up to 3% vanadium and
in Wolfram, bis 2,5% Silizium, bis 1% Tantal und bis 10% Molybdän, Rest einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen Nickel. Hierunter fallen auch die bekannten rostfreien 18/8-Stähle sowie die unter dem Handelsnamen »INCONEL600« bekanntein tungsten, up to 2.5% silicon, up to 1% tantalum and up to 10% molybdenum, the remainder including impurities caused by the melting process, nickel. Fall under this also the well-known 18/8 stainless steels as well as those known under the trade name "INCONEL600"
is Legierung. Schließlich lassen sich auch niedriglegierte Stähle mit den vorerwähnten Werkstoffen unter Verwendung des vorgeschlagenen Zusatzmetalls verschweißen. is alloy. Finally, low-alloyed Weld steels with the aforementioned materials using the proposed filler metal.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen des näheren erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments.
Ein Schweißdraht mit der sich aus Tabelle I ergebenden Zusammensetzung wurde durch Einschmelzen von 28,5 kg Nickelschrot und 4,8 kg Elektrolyteisen in einem 50 kW-Induktionsofen unter späterer Zugabe von 13,68 kg im Vakuum erschmolzenem niedriggekohltem Chrom, sowie 72 g Elektrolytmagnesium und 72 g erschmolzen und 30 Minuten beiA welding wire with the composition shown in Table I was melted down of 28.5 kg of nickel grist and 4.8 kg of electrolyte iron in a 50 kW induction furnace under later Addition of 13.68 kg of low-carbon chromium melted in a vacuum and 72 g of electrolyte magnesium and 72 g melted and 30 minutes at
w 1566 bis 1593C C im Vakuum gehalten. Alsdann wurden 240 g hochgekohlten Chroms zugesetzt und der Ofen mit Argon bis zu einem Druck von 0,5 atm gefüllt, wonach der Schmelze 384 g Aluminiumdraht, 240 g Titanschwamm und 194 g einer 15% Magnesium enthaltenden Nickel-Magnesium-Vorlegierung zugesetzt wurden. Danach wurde die Schmelze in Kokillen aus Gußeisen zu Blöckchen vergossen. Die Blöckchen wurden abgedreht und einem zweistündigen Ausgleichsglühen bei 1232° C unterworfen, als-w 1566 to 1593 C C held in vacuo. Then 240 g of highly carbonized chromium were added and the furnace was filled with argon up to a pressure of 0.5 atm, after which 384 g of aluminum wire, 240 g of titanium sponge and 194 g of a nickel-magnesium master alloy containing 15% magnesium were added. The melt was then poured into blocks in cast iron molds. The blocks were turned off and subjected to a two-hour equalization annealing at 1232 ° C, as-
4(i dann bis auf einen Quadratstab mit einer Kantenlänge von 4,8 cm heruntergewalzt, erneut auf 1232° C erwärmt und zu einem quadratischen Draht mit einer Kantenlänge von 1,6 cm ausgewalzt, anschließend kaltgewalzt und im Gesenk zu Schweißdrähten mit einem Durchmesser von 3,2 mm ausgeschmiedet. Das Zusatzmetall enthielt außer den angegebenen Legierungsbestandteilen noch 0,0038% Sauerstoff, 0,00019% Wasserstoff und 0,0058% Stickstoff.4 (i then except for a square bar with one edge length rolled down from 4.8 cm, heated again to 1232 ° C and formed into a square wire with a Edge length of 1.6 cm rolled out, then cold-rolled and in the die to weld wires with a Forged diameter of 3.2 mm. In addition to the alloy components specified, the additional metal contained still 0.0038% oxygen, 0.00019% hydrogen and 0.0058% nitrogen.
so Tabelle Isee table I.
Cr Fe Al Ti Si Mn Mg C NiCr Fe Al Ti Si Mn Mg C Ni
29,3 11,7 0,71 0,54 0,18 0,07 0,024 0,062 Rest29.3 11.7 0.71 0.54 0.18 0.07 0.024 0.062 remainder
2,5 cm dicke Platten aus einer im Vakuum erschmolzenen Legierung und einer üblichen an Luft erschmolzenen Legierung wurde von Hand nach dem WIG-Verfahren stumpfgeschweißt (Schweißungen I und 2). Die eine Platte bestand aus einer im Vakuum erschmolzenen Legierung mit 28,5% Chrom, 10,8% Eisen. 0.03% Aluminium, 0,010% Kohlenstoff, 0,015% Magnesium, unter 0,05% Silizium. 0,48% Titan. 0,15% Mangan, 0,084% Sauerstoff, 0,00018% Wasserstoff und 0,017% Stickstoff. Rest im wesentlichen Nickel, wiihrend die andere Platte aus einer an2.5 cm thick plates made of an alloy melted in a vacuum and a conventional alloy melted in air were butt-welded by hand using the TIG process (welds I and 2). One plate consisted of an alloy with 28.5% chromium, 10.8% iron, melted in a vacuum. 0.03% aluminum, 0.010% carbon, 0.015% magnesium, below 0.05% silicon. 0.48% titanium. 0.15% manganese, 0.084% oxygen, 0.00018% hydrogen and 0.017% nitrogen. The remainder is essentially nickel, while the other plate consists of an
Luft erschmolzenen Legierung mit 29,8% Chrom, 8,6% Eisen, 0,14% Aluminium, 0,29% Titan, 0,16% Mangan, 0,021% Kohlenstoff, 0,014% Magnesium, unter 0,02% Silizium, 0,0039% Sauerstoff, 0,0006% Wasserstoff und 0,0635% Stickstoff, Rest im wesentlichen Nickel bestand. Die beiden Platten wurden ebenso wie die Platten der weiter unten beschriebenen Ausführungsbeispiele nach dem Warmwalzen eine Stunde bei 1149° C geglüht und in Wasser abgeschreckt. Das Schweißen mit dem Zusatzmetall der in Tabelle I angegebenen Zusammensetzung wurde in flacher Lage mit etwa 230 Amp. Gleichstrom (DCSP) und 16 Volt mit 24 Lagen bei einer Schweißgeschwindigkeit von 7,6 cm/min durchgeführt. Jede der Platten besaß eine Kantenlänge von 7,6 x 10,1 cm und war 2.5 cm dick sowie an der Längsseite 15= abgeschrägt sowie bis auf eine 2,4 mm breite Wurzelfläche mit einem Radius von 6,4 mm verschnitten. Die Platten wurden für das Schweißen unter Zuhilfenahme von U-förmigen Klammern auf eine 7,5 cm dicke verkupferte Stahlplatte verspannt, um auf d;-;se Weise erschwerte Schweißbedingungen zu schaffen.Air-melted alloy with 29.8% chromium, 8.6% iron, 0.14% aluminum, 0.29% titanium, 0.16% manganese, 0.021% carbon, 0.014% magnesium, below 0.02% silicon, 0 0.0039% oxygen, 0.0006% hydrogen and 0.0635% nitrogen, the remainder being essentially nickel. The two plates, like the plates of the exemplary embodiments described below, were annealed for one hour at 1149 ° C. after hot rolling and quenched in water. The welding with the filler metal of the composition given in Table I was carried out in a flat position with about 230 amps direct current (DCSP) and 16 volts with 24 passes at a welding speed of 7.6 cm / min. Each of the plates had an edge length of 7.6 x 10.1 cm and was 2.5 cm thick and on the long side 15 = beveled and cut to a 2.4 mm wide root surface with a radius of 6.4 mm. The plates were clamped cm thick copper-plated steel plate for welding with the aid of U-shaped clips to a 7.5 to to d; -; this way of creating difficult welding conditions.
Die Schweiße enthielt an der im Vakuum erschmolzenen Platte 0,036% Kohlenstoff, 0,08% Mangan. 0,15% Silizium, 28,0% Chrom. 0,59% Aluminium. 0,43% Titan, 10,0% Eisen, 0,003% Magnesium, 0,0021% Sauerstoff, 0.00019% Wasserstoff und 0,0120% Stickstoff, Rest Nickel, während die Schweiße an der in Luft erschmolzenen Platte 0,035% Kohlenstoff, 0,09% Mangan, 0,14% Silizium. 28.3% Chrom, 0,58% Aluminium. 0,46% Titan, 9.6%. Eisen, 0,003% Magnesium, 0,0024% Sauerstoff. 0,00030% Wasserstoff und 0,0160% Stickstoff, Rest Nickel enthielt.The weld on the plate melted in vacuo contained 0.036% carbon, 0.08% manganese. 0.15% silicon, 28.0% chromium. 0.59% aluminum. 0.43% titanium, 10.0% iron, 0.003% magnesium, 0.0021% oxygen, 0.00019% hydrogen and 0.0120% nitrogen, the balance nickel, while the On the plate melted in air, weld 0.035% carbon, 0.09% manganese, 0.14% silicon. 28.3% Chromium, 0.58% aluminum. 0.46% titanium, 9.6%. Iron, 0.003% magnesium, 0.0024% oxygen. Contained 0.00030% hydrogen and 0.0160% nitrogen, the remainder nickel.
Die radiografische Untersuchung der Schweißverbindungen ergab völlige Fehlerfreihcit. Jede Platte wurde quer durch die Schweißverbindung in zwei 1,3 cm und vier 9,5 mm dicke Proben unterteilt und jede Probe mittels einer Schleifscheibe poliert, mittels Lepito-Ätzmittel angeätzt und bei lOfacher Vergrößerung mikroskopisch untersucht. Unter den 14 untersuchten Schliffen zeigte die Schweißverbindung an der im Vakuum erschmolzenen Platte nur einen einzigen Riß mit einer Länge unter 0,8 mm entsprechend einem Mittelwert von 0.07 Rissen je Querprobe, während die Schweißverbindung an der in Luft erschmolzenen Platte drei Risse mit einer Länge jeweils unter 0,8 mm entsprechend einem Mittel von 0,2 Rissen je Querprobe aufwies.The radiographic examination of the welded joints showed that they were completely free of defects. Any plate was divided across the weld joint into two 1.3 cm and four 9.5 mm thick samples and each sample polished with a grinding wheel, etched with Lepito etchant and magnified 10 times examined microscopically. Among the 14 examined sections, indicated the welded joint the plate melted in a vacuum corresponds to only a single crack with a length of less than 0.8 mm an average of 0.07 cracks per transverse sample, while the welded joint melted in air Plate three cracks with a length of less than 0.8 mm each corresponding to an average of 0.2 cracks each Had transverse sample.
Zwei der vier 9,5 mm dicken Querschnitte aus je- : der der beiden Schweißverbindungen 1 und 2 wurden 20 Stunden bei 704c C ausgehärtet und an Luft abgekühlt. Die ausgehärteten Proben wurden dann mittels Lepito-Ätzmittel geätzt, einem Seitenbiegeversuch unterworfen und anschließend untersuchi. Beim Sei- : tenbiegeversuch wurden die Proben um 180 um einen Dorn mit einem Durchmesser von 3,8 cm gebogen. Aufgrund der mit dem Biegen verbundenen Deformation werden Risse, Fischschuppen und andere Fehler leicht erkennbar, so daß die Untersuchung einer , Schweißverbindung nach dem Biegeversuch eine schwere Prüfung für die Qualität einer Schweißverbindung darstellt. Eine besondere Erschwernis stellt dabei das voraufgegangene Aushärten dar. Bei der mikroskopischen Untersuchung der Proben mit l()fa- , eher Vergrößerung wurden an den Schweißverbindungen der in Luft erschmolzenen Platte im Mittel ein Riß je Querprobe im Schweißzustand und 1,5 Risse je Querprobe im ausgehärteten Zustand ermittelt, während die Schweißverbindung an der im Vakuum erschmolzenen Platte weder im Schweißzustand noch im ausgehärteten Zustand Risse aufwies. Das geringe Auftreten von Rissen bei der an Luft erschmolzenen herkömmlichen Platte liegt durchaus im Rahmen der zulässigen Grenzen für das betreffende Material, wie sie sich aus der Norm MIL-E-21562 B für Schiffe ergibt. Die beiden 1,3 cm dicken Querproben mit den Schweißverbindungen 1 und 2 wurden zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften bei Raumtemperatur einem Zugversuch unterworfen, wobei die Probe abgelängt bzw. so eingespannt wurde, daß die Schweißverbindung in der Mitte lag. Die Versuchsergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle II im Vergleich zu einer nicht geschweißten, an Luft erschmolzenen Platte zusammengestellt, deren Zusammensetzung der obenerwähnten an Luft erschmolzenen Platte im warmgewalzten bzw. warmgewalzten und 45 Minuten bei 1093 C geglühten und in Luft abgeschreckten Zustand entspricht.Two of the four 9.5 mm thick cross sections from JE: the welding of the two compounds 1 and 2 were cured for 20 hours at 704 c C and cooled in air. The cured samples were then etched using Lepito etchant, subjected to a side bending test and then examined. When sides: tenbiegeversuch cm, the samples were bent 180 around a mandrel having a diameter of 3.8. Due to the deformation associated with the bending, cracks, fish scales and other defects are easily recognizable, so that the examination of a welded joint after the bending test is a difficult test for the quality of a welded joint. The previous hardening represents a particular difficulty. During the microscopic examination of the specimens with 1 () fa-, rather magnification, the welded joints of the plate melted in air showed on average one crack per transverse specimen in the welded state and 1.5 cracks per transverse specimen in the cured state determined, while the welded joint on the plate melted in a vacuum showed no cracks either in the welded state or in the cured state. The low occurrence of cracks in the conventional plate melted in air is well within the permissible limits for the material in question, as stipulated in the MIL-E-21562 B standard for ships. The two 1.3 cm thick transverse specimens with welded joints 1 and 2 were subjected to a tensile test at room temperature to determine the mechanical properties, the specimen being cut to length or clamped in such a way that the welded joint was in the middle. The test results are compiled in Table II below in comparison with a non-welded, air-melted plate, the composition of which corresponds to the above-mentioned air-melted plate in the hot-rolled or hot-rolled and annealed state for 45 minutes at 1093 ° C. and quenched in air.
Die Proben 1 und 2 brachen in der Schweißverbindung. Im übrigen zeigen die Daten derTabelle II, daß die Streckgrenze der Schweißverbindungen höher ist als die Streckgrenze der geglühten Platte und etwa der Streckgrenze der warmgewalzten Platte entspricht, während die Zugfestigkeiten der Schweißverbindungen einen Vergleich mit den Zugfestigkeiten der Platte sowohl im warmgewalzten als auch im warmgewalzten und geglühten Zustand durchaus aushalten.Samples 1 and 2 broke in the weld joint. Incidentally, the data in Table II show that the yield strength of the welded joints is higher than the yield strength of the annealed plate and approximately the Yield strength corresponds to the hot-rolled plate, while the tensile strengths of the welded joints a comparison with the tensile strengths of the plate in both hot rolled and hot rolled and withstand the annealed condition.
Um Schweißverbindungen zwischen Platten aus einer Nickellegierung mit 28% Chrom und 10% Eisen sowie einer Legierung anderer Zusammensetzung zu bewerten, wurde das im Zusammenhang mit Beispiel 1 beschriebene Zusatzmetall zum Stumpfschweißen einer an Luft erschmolzenen 2,5 cm dicken Platte derselben Zusammensetzung und Ausbildung wie unter Beispiel 1 erwähnt mit ähnlich angeschrägten Platten aus »INCONEL 600«, einer Nickellegierung mit 15,5% Chrom und 8% Eisen sowie des rostfreien Stahls 304 mit 18% Chrom und 9% Nickel. Rest Eisen verwendet. Das Schweißen erfolgte unter den im Zusammenhang mit Beispiel 1 angegebenen Bedingungen, d. h. in flacher Lage nach dem WIG-Verfaliren mit 230 Amp. DCSP und 16 Volt, wobei insge-To weld joints between plates made of a nickel alloy with 28% chromium and 10% iron as well as an alloy of a different composition was evaluated in connection with example 1 described additional metal for butt welding a 2.5 cm thick melted in air Plate of the same composition and design as mentioned in Example 1 with similar bevels Plates made of "INCONEL 600", a nickel alloy with 15.5% chromium and 8% iron as well as stainless Steel 304 with 18% chromium and 9% nickel. Remainder iron used. The welding took place under the conditions given in connection with example 1, d. H. in a flat position after the TIG process with 230 Amp. DCSP and 16 Volt, whereby in total
samt je 24 Schweißlagen gelegt wurden. Die Schweißverbindung der INCONEL-Platte enthielt 0.037% Kohlenstoff, 0,10% Mangan, 27.9% Chrom, 9,7% Eisen, 0,54% Aluminium, 0,49% Titan. 0,078% Silizium, 0,002% Magnesium, 0,0023% Sauerstoff. 0,00014% Wasserstoff und 0.0150% Stickstoff, während die Schweißverbindung der Platte aus rostfreiem Stahl 0,036% Kohlenstoff, 0,17% Mangan, 27.2% Chrom, 12,9% Eisen. 0,55% Aluminium. 0,45% Titan, 0,13% Silizium. 0,005% Magnesium. 0,0031% Sauerstoff, 0,00009% Wasserstoff und 0.0175% Stickstoff enthielt.including 24 welding layers each. The welded joint of the INCONEL sheet contained 0.037% Carbon, 0.10% manganese, 27.9% chromium, 9.7% iron, 0.54% aluminum, 0.49% titanium. 0.078% silicon, 0.002% magnesium, 0.0023% oxygen. 0.00014% hydrogen and 0.0150% nitrogen while the welded joint of the stainless steel plate 0.036% carbon, 0.17% manganese, 27.2% Chromium, 12.9% iron. 0.55% aluminum. 0.45% titanium, 0.13% silicon. 0.005% magnesium. 0.0031% Oxygen, 0.00009% hydrogen and 0.0175% nitrogen contained.
Die radiografische Untersuchung jeder der Schweißverbindungen ergab eine völlige Fehlerfreiheit. Die geschweißten Platten wurden quer zur Schweißnaht unterteilt, poliert und mit Lepito-Ätzmittel in der im Zusammenhang mit Beispiel 1 beschriebenen Weise angeätzt. Die mikroskopische Untersuchung der geätzten Proben in geschweißtem Zustand bei lOfacher Vergrößerung ergab eine mittlere Rißzahl von 0,3 Rissen je Querprobe bei der INCONEL-Platte und keinen Riß bei der Platte aus rostfreiem Stahl.Radiographic examination of each of the welded joints showed that they were completely free of defects. The welded panels were divided across the weld seam, polished and coated with Lepito etchant etched in the manner described in connection with Example 1. The microscopic examination of the etched samples in the welded state at 10x magnification gave an average Crack count of 0.3 cracks per transverse sample in the INCONEL plate and no crack in the stainless plate Stole.
Des weiteren wurden mit einer Gruppe dieser Querschnitte Seitenbiegeversuche unternommen, bei denen 9,5 mm dicke Querproben im geschweißten Zustand untersucht werden, während eine dritte Gruppe von Querproben mit derselben Dicke nach einem 20stündigen Aushärten bei 704: C und Abkühlen in Luft im Anschluß an das Schweißen untersucht wurden.In addition, side bending tests were carried out with a group of these cross-sections, in which 9.5 mm thick cross-sections are examined in the welded state, while a third group of cross-sections with the same thickness after curing for 20 hours at 704 : C and cooling in air following the Welding were examined.
Sämtliche Proben wurden vor dem Biegeversuch mit Lepito-Ätzmittel angeätzt. Der Biegeversuch wurde in der im Zusammenhang mit Beispiel 1 beschriebenen Weise durchgeführt. Danach wurden die Proben bei lOfacher Vergrößerung auf Schweißrisse untersucht. Die Schweißverbindung zwischen der herkömmlichen Platte und der INCONEL-Platte wies im Schweißzustand keine Risse und im ausgehärteten Zustand eine mittlere Rißzahl von einem Riß je Querprobe auf. während die Schweißverbindung zwischen der herkömmlichen Platte und der Platte aus rostfreiem Stahl sowohl im Schweißzustand als auch irr. ausgehärteten Zustand eine mittlere Rißzahl von einem Riß je Querprobe aufwies.All samples were etched with Lepito etchant before the bending test. The bending test was carried out in the manner described in connection with Example 1. After that, the Samples examined for weld cracks at 10x magnification. The welded joint between the conventional Plate and the INCONEL plate showed no cracks in the welded state and in the hardened state Condition shows an average number of cracks of one crack per transverse specimen. while the welded joint between the conventional plate and the stainless steel plate in both the welded state and the irrigation. cured state had an average number of cracks of one crack per transverse sample.
Die vorerwähnten geschweißten Platten besaßen außerdem gute mechanische Eigenschaften sowohl im geschweißten als auch im ausgehärteten Zustand, wie die Daten der nachfolgenden Tabelle III zeigen, in der die Schweißverbindung mit der INCONEL-Platte mit 3 und die Schweißverbindung auf Basis der Platte aus rostfreiem Stahl mit 4 gekennzeichnet ist. Bei diesen Versuchen wurden 1,3 cm dicke Probestücken aus den betreffenden Platten verwendet.The aforementioned welded plates also had good mechanical properties in both the welded as well as in the hardened state, as the data in Table III below show, in the welded joint with the INCONEL plate with 3 and the welded joint based on the plate made of stainless steel is marked with 4. In these tests, specimens 1.3 cm thick were made the panels in question.
SchweißzustandWelding condition
36,936.9
37,837.8
63,5
59,663.5
59.6
32.532.5
33.533.5
55,5 Schweiße 68,8 Grundwerk
stoff55.5 welds 68.8 basic work
material
(Fortsetzung Tabelle 111)(Continuation of Table 111)
(704 C/20 h+Luftabkühlg.)(704 C / 20 h + air cooling)
3 34.3 66.6 23.5 62.0 Grund3 34.3 66.6 23.5 62.0 reason
werkstoff material
4 30.6 59,1 28.5 74.5 Grund4 30.6 59.1 28.5 74.5 Reason
werkstoff material
Um die Vielseitigkeit des Zusatzwerkstoffes zu veranschaulichen, wurden 1.6 cm dicke Schweißdrähte aus einer im Labor unter Verwendung hochreiner Ausgangsmaterialien an Luft erschmolzenen LeeieruniTmit 27,8% Chrom. 10,4% Eisen, 0,056% Kohlenstoff. 0.16% Mangan. 0,14% Silizium, 0.98% Aluminium. 0,12%, Ti'an. 0.053% Magnesium, 0,0002% Wasserstoff. 0.015% Sauerstoff und 0,020% Stickstoff, Rest im wesentlichen Nickel zum Herstellen einer Stumpfschweißnaht nach dem automatischen MIG-Verfahren zwischen 2,5 cm dicken Platten aus einer an Luft erschmolzenen Legierung mit 28,9% Chrom, 10.9% Eisen, 0.067% Kohlenstoff, 0,25% Mangan, 0,21% Silizium. 0,08% Aluminium, 0,31% Titan. 0.02% Magnesium, 0,0006% Sauerstoff. 0,00007% Wasserstoff und 0,0365% Stickstoff, Rest im wesentlichen Nickel verwendet. Beim Schweißen wurden insgesamt acht Lagen bei 300 Amp., 32 Volt und einer Vorschubgeschwindigkeit von 25.4 cm/min gelegt. Die Analyse der Schweiße ergab 28,2% Chrom. 10,8% Eisen. 0.0267c Magnesium, 0.068% Kohlenstoff. 0,19% Mangan. 0,16% Silizium, 0,71% Aluminium. 0,17% Titan, 0,0105%. Sauerstoff. 0.00019% Wasserstoff und 0.0385% Stickstoff, Rest im wesentlichen Nickel. Bei der radiografischen Untersuchung der Schweißverbindung konnten keine Risse festgestellt werden. Die geschweißten Platten wurden dann quer zur Schweißnaht unterteilt, mit einer Schleifscheibe poliert und mit Lepito-Ätzmittel entsprechend Beispiel 1 angeätzt. Die mikroskopische Untersuchung von 14 Querproben bei lOfacher Vergrößerung ergab keine Risse. Des weiteren wurden Seitenbiegeversuche der unter Beispiel 1 beschriebenen Art mit 9.5 mm dicken, polierten und mit Lepito-Ätzmitte! angeätzten Querproben im Schweißzustand und nach einem 20stündigen Aushärten bei 704* C und Abkühlen in Luft durchgeführt. Die Proben wurden alsdann bei lOfacher Vergrößerung mikroskopisch untersucht. Dabei zeigte sich, daß lediglich eine der beiden im Schweißzustand dem Biegeversuch unterworfenen Proben einen einzigen Riß entsprechend einer mittleren Rißzahl von 0,5 Rissen je Querprobe aufwies, während die ausgehärteten Proben auch nach dem Biegeversuch rißfrei waren, woran sich die Eignung des in Rede stehenden Zusatzmetalls für das MIG-Schweißen zeigt.To illustrate the versatility of the filler metal, 1.6 cm thick welding wires were made from a laboratory using high purity Starting materials in air melted LeeieruniTmit 27.8% chromium. 10.4% iron, 0.056% carbon. 0.16% manganese. 0.14% silicon, 0.98% aluminum. 0.12%, Ti'an. 0.053% magnesium, 0.0002% Hydrogen. 0.015% oxygen and 0.020% nitrogen, The remainder is essentially nickel for producing a butt weld after the automatic MIG process between 2.5 cm thick plates made of an alloy melted in air with 28.9% Chromium, 10.9% iron, 0.067% carbon, 0.25% Manganese, 0.21% silicon. 0.08% aluminum, 0.31% titanium. 0.02% magnesium, 0.0006% oxygen. 0.00007% hydrogen and 0.0365% nitrogen, the remainder being essentially nickel used. When welding were a total of eight layers at 300 amps, 32 volts and a feed rate of 25.4 cm / min placed. The analysis of the sweat showed 28.2% chromium. 10.8% iron. 0.0267c magnesium, 0.068% Carbon. 0.19% manganese. 0.16% silicon, 0.71% aluminum. 0.17% titanium, 0.0105%. Oxygen. 0.00019% hydrogen and 0.0385% nitrogen, the remainder being essentially nickel. During the radiographic examination No cracks could be found in the welded joint. The welded plates were then divided across the weld seam, polished with a grinding wheel and with Lepito etchant etched according to example 1. The microscopic examination of 14 transverse samples at ten times Magnification did not reveal any cracks. In addition, side bending tests were carried out as described in Example 1 Art with 9.5 mm thick, polished and with Lepito etching center! etched cross samples in Welding state and after hardening for 20 hours at 704 * C and cooling in air. The samples were then examined microscopically at 10X magnification. It turned out that that only one of the two samples subjected to the bending test in the welded state is a single one Crack corresponding to an average number of cracks of 0.5 had cracks per transverse sample while the hardened Samples were free of cracks even after the bending test, which shows the suitability of the additional metal in question for MIG welding shows.
Um die Korrosionsbeständigkeit von Schweißverbindungen mit dem Zusatzmetall nach der ErfindungTo the corrosion resistance of welded joints with the filler metal according to the invention
ίοίο
darzutun, wurde ein Schweißdraht aus einer an Luft erschmolzenen Legierung mit 21 .T'/r Chrom. 10.3% Eisen, 0,050% Kohlenstoff. 0.1 W Mangan. 0.19% Silizium, 0,52% Aluminium, 0.68% Titan. 0.064% Magnesium. 0,0097% Sauerstoff. 0,023% Stickstoff und 0.0002% Wasserstoff, Rest im wesentlichen Nikkei für das Stumpfschweißen an einer 2.5 cm dicken warmgewalzten Platte aus einer an Luft erschmolzenen Legierung mit 28.9% Chrom. 10.9% Eisen, 0,067%· Kohlenstoff. 0,25% Mangan. 0.21% Silizium. 0.08% Aluminium. 0,31% Titan. 0.02% Magnesium. 0.0365% Stickstoff, 0.0006% Sauerstoff und 0.00007% Wasserstoff. Rest im wesentlichen Nickel verwendet. Die Stumpfschweißnaht wurde von Hand in flacher Lage nach dem WIG-Verfahren mit 220 Amp.. 16 Volt und einer angenommenen Vorschubgeschwindigkeil von 7.6 cm/min gelegt; sie erwies sich bei der radiografisehen Untersuchung als gesund. Probestücke aus der geschweißten Platte wurden fünfmal jeweils 48 Stunden in kochende 45%ige Salpetersäure eingetaucht. Dabei konnte kein bevorzugter Angriff in der Schweißzone festgestellt werden und entsprach die allgemeine Korrosionsgeschwindigkeit derjenigen des Grundwerkstoffs. Dieselben Querproben wurden alsdann durch gleichzeitiges Biegen zweier aufeinanderliegender Proben mit einer Abmessung von annähernd jeweils 3.2 mm χ 1,3 cm x 8.3 cm um einen Biegedorn mit einem Durchmesser von 1.9 cm zu einem Doppel-U gebogen, daß die Schweiße im Scheitelpunkt des U lag. Die auf diese Weise verformten Proben wurden dann 48 Wochen in belüftetem und entlüftetem Wasser mit einem mittels Natronlauge eingestellten pH-Wert von 10 bei 31.6 C eingetaucht, ohne daß eine interkristalline Sparsnungsrißkorrosion oder eine beschleunigte Korrosion festgestellt werden konnte.To demonstrate, a welding wire was made from an alloy with 21 .T '/ r chromium which was melted in air. 10.3% iron, 0.050% carbon. 0.1 W manganese. 0.19% silicon, 0.52% aluminum, 0.68% titanium. 0.064% magnesium. 0.0097% oxygen. 0.023% nitrogen and 0.0002% hydrogen, the remainder essentially Nikkei for butt welding on a 2.5 cm thick hot-rolled plate made of an alloy with 28.9% chromium melted in air. 10.9% iron, 0.067% carbon. 0.25% manganese. 0.21% silicon. 0.08% aluminum. 0.31% titanium. 0.02% magnesium. 0.0365% nitrogen, 0.0006% oxygen and 0.00007% hydrogen. The remainder is mainly used for nickel. The butt weld was made by hand in a flat position using the TIG method with 220 A .. 16 volts and an assumed feed rate of 7.6 cm / min; she was found to be healthy on radiographic examination. Samples from the welded plate were immersed five times in boiling 45% nitric acid for 48 hours each time. No preferred attack could be determined in the welding zone and the general corrosion rate corresponded to that of the base material. The same transverse specimens were then bent into a double U by simultaneously bending two specimens lying on top of one another with a dimension of approximately 3.2 mm χ 1.3 cm x 8.3 cm each around a bending mandrel with a diameter of 1.9 cm so that the weld was at the apex of the U. . The specimens deformed in this way were then immersed for 48 weeks in aerated and de-aerated water with a pH value of 10 adjusted by means of sodium hydroxide solution at 31.6 ° C. without any intergranular crack corrosion or accelerated corrosion being found.
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